Le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) provoque la maladie à coronavirus hautement contagieuse-19 (COVID-19). COVID-19 est devenu une pandémie affectant des vies et des économies dans le monde entier.
COVID-19 entraîne principalement des symptômes respiratoires légers à sévères et peut entraîner d’autres complications telles qu’une inflammation et des lésions pulmonaires, une thrombose, un accident vasculaire cérébral, une insuffisance rénale, des troubles neurologiques, etc. Actuellement, une compréhension complète de la pathologie de la maladie COVID-19 et du court -les effets à long terme et à long terme de la maladie n’existe pas.
Étude : Signatures post-traductionnelles de protéines identifiées dans le plasma de patients COVID-19. Crédit d’image : anon_tae/Shutterstock
Une étude récente publiée sous forme de pré-impression sur le bioRxiv* Le serveur tente de comprendre les altérations au niveau des protéines chez les patients COVID-19 à la suite de l’infection par le SRAS-CoV-2 et vise en outre à identifier les signatures protéomiques et post-traductionnelles distinctes relatives à COVID-19. Les scientifiques de la présente étude ont effectué une analyse protéomique d’échantillons de plasma de patients COVID-19 hospitalisés présentant des symptômes graves et les ont comparés à des témoins sains normaux.
Sommaire
Fond
Les scientifiques de la présente étude ont comparé les plasmas de six patients COVID-19 avec des témoins sains normaux pour détecter les changements dans les protéines et les peptides dans leurs peptidomes plasmatiques dus à l’infection par COVID-19.
Les peptides plasmatiques des échantillons collectés ont été isolés à l’aide d’une exclusion de taille dans des conditions dénaturantes suivies d’un nettoyage en phase inverse C18 et par la suite, une LC-MS/MS a été réalisée sur eux sans les soumettre à un traitement de protéolyse.
En comparant les peptides identifiés dans les échantillons de plasma, il a été constaté que le nombre de peptides identifiés dans les échantillons de COVID-19 était inférieur à celui des échantillons de contrôle. Notamment, cette découverte n’était pas conforme au fait que des niveaux élevés de protéolyse ont été observés dans l’infection par le SRAS-CoV-2.
Les changements liés au COVID-19 dans les peptidomes plasmatiques ont été analysés plus avant en séparant les peptides identifiés en fonction de leurs protéines mères. Des tracés ont été réalisés pour les intensités combinées des peptides qui ont été modifiées dans le cas de chaque protéine et d’autres tracés ont été réalisés pour les intensités combinées regroupées par protéines.
Il a été constaté que les intensités peptidiques combinées pour chaque protéine étaient plus élevées dans le cas des témoins par rapport aux échantillons de patients COVID-19. Ceci est en corrélation avec la découverte que le nombre de peptides identifiés était plus élevé dans les échantillons témoins.
Notamment, les peptides de certains groupes de protéines telles que l’alpha-1-antitrypsine, l’anaphylatoxine C4a et l’amyloïde sérique A-2 ont été significativement augmentés dans le cas du plasma de patients COVID-19. Il est intéressant de noter que ces protéines ont été associées à la pathologie COVID-19. L’alpha-1-antitrypsine est un inhibiteur de protéase qui joue un rôle dans la régulation de la protéolyse plasmatique, l’anaphylatoxine C4 et l’amyloïde sérique A-2 jouent un rôle dans la réponse immunitaire. Ces processus ont été impliqués dans la maladie COVID-19. Les niveaux accrus de peptides de ces protéines dans les échantillons de patients COVID-19 peuvent indiquer une relation directe entre la protéolyse de ces protéines et la pathologie COVID-19.
Les peptides qui étaient présents à des niveaux plus élevés dans les échantillons témoins appartenaient à des protéines qui étaient normalement protéolysées pendant le fonctionnement de routine du corps. Il a été observé qu’elles étaient moindres dans les échantillons de COVID-19, car les niveaux de ces protéines peuvent avoir diminué à la suite d’une infection.
L’alpha-fibrinogène est une protéine de la coagulation sanguine et la serglycine joue un rôle dans la biologie des cellules sanguines. Des peptides individuels significativement modifiés de ces protéines ont été identifiés qui étaient abondants dans le cas des échantillons de patients COVID-19 par rapport au témoin. Cela indique que ces deux protéines subissent des changements protéolytiques en réponse à l’infection par le SRAS-CoV-2 qui sont distincts de ceux observés dans la physiologie normale. Ces protéines peuvent servir de biomarqueurs pour enquêter sur COVID-19.
Changements mondiaux du protéome
Les scientifiques ont en outre analysé les échantillons de plasma en utilisant la protéomique au fusil de chasse et ont observé que les niveaux de douze protéines étaient considérablement augmentés tandis que ceux de 35 protéines étaient diminués dans les échantillons de patients COVID-19 par rapport aux témoins.
iBAQ est calculé comme la somme de toutes les intensités peptidiques divisée par le nombre de peptides observables d’une protéine et il a été utilisé dans la présente étude pour évaluer l’abondance relative des protéines.
Les évaluations de l’iBAQ ont révélé que les niveaux d’amyloïde sérique A-2, d’amyloïde sérique A-1 et de protéine C réactive étaient élevés dans le plasma des patients COVID-19. Les taux sériques d’amyloïde A-1 et de protéine C réactive sont connus pour être élevés en réponse à l’inflammation et peuvent donc être augmentés en réponse à l’infection par le SRAS-CoV-2.
Notamment, il a été constaté que les protéines qui se sont avérées diminuées dans les échantillons de patients COVID-19 étaient celles responsables des fonctions physiologiques normales dans le corps. Ceux-ci comprennent des protéines impliquées dans la réponse anti-inflammatoire telles que les apolipoprotéines A-IV et C-III, des fonctions protectrices globales telles que la paraoxonase sérique, des protéines de transport d’hormones et de vitamines telles que la protéine de liaison au rétinol et la transthyrétine. La diminution des niveaux de ces protéines chez les patients COVID-19 peut être l’effet de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Les résultats de cette étude suggèrent que, par rapport aux témoins sains, les échantillons de patients COVID-19 présentent des niveaux nettement altérés de protéines impliquées dans l’inflammation, la réponse immunitaire et l’homéostasie normale qui peuvent être une conséquence de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Existe-t-il un code COVID-19 post-traductionnel distinct ?
Afin d’identifier les modifications post-traductionnelles (PTM) altérées à la suite d’infections au COVID-19, un progiciel appelé pFIND a été utilisé qui peut identifier les PTM et les modifications chimiques à l’aide de déplacements de masse.
Des différences statistiquement significatives ont été observées entre COVID-19 et le contrôle dans le cas de 82 PTM. La plupart de ces PTM ont été identifiés comme se produisant en réponse à des médicaments et à des facteurs environnementaux et non dans des conditions physiologiques normales. Les PTM connus pour se produire naturellement dans des conditions physiologiques seules ont été sélectionnés pour une analyse plus approfondie.
Après avoir exclu les PTM qui n’étaient pas induits naturellement, il a été constaté que seuls quelques PTM présentaient des différences significatives entre les échantillons de patients et de contrôle COVID-19.
Chez les patients COVID-19, la phosphorylation sur la thréonine (Thr) s’est avérée être augmentée d’environ deux fois et l’arginylation des chaînes latérales des résidus Asp et Glu a diminué de 1,5 fois. Dans le cas des témoins, la désamidation de l’arginine (Arg) a augmenté d’environ deux fois.
D’autres investigations ont été menées sur les PTM, l’arginylation et la phosphorylation de Thr, car il a été précédemment rapporté qu’elles avaient un rôle régulateur mondial. Les scientifiques ont découvert que dans les échantillons de patients COVID-19, en plus des changements dans les niveaux de ces PTM, le répertoire des sites d’arginylation et de phosphorylation de Thr était également altéré par rapport aux témoins. Cette découverte indique que chez les patients COVID-19, les protéines cibles portant ces PTM altérés peuvent présenter un comportement distinct à la suite de l’infection par le SRAS-CoV-2. Cela peut avoir un impact sur les fonctions qui peuvent jouer un rôle dans l’infection au COVID-19, telles que la coagulation sanguine et la réponse immunitaire.
Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour explorer si l’arginylation/phosphorylation sur les sites PTM altérés peut jouer un rôle dans la progression de la maladie COVID-19.
De plus, les niveaux de glycosylation liée à N sont plus élevés chez les témoins, et les niveaux de glycosylation liée à S et présents aux extrémités N sont plus élevés dans les échantillons de patients COVID-19.
De plus, des différences dans les substitutions d’acides aminés ont été observées entre les échantillons de contrôle et de patients COVID-19, en particulier les substitutions d’acide glutamique (Glu) à l’acide aspartique (Asp). Ces polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) peuvent ne pas être le résultat d’une infection par le SRAS-CoV-2, cependant, ils peuvent indiquer les modifications génétiques qui peuvent augmenter le risque de développer le COVID-19.
Conclusion
La présente étude a tenté pour la première fois d’analyser et de comparer le protéome et le peptidome mondiaux d’échantillons de plasma de patients COVID-19 avec des témoins sains. L’étude a identifié certaines protéines associées à l’inflammation et à la réponse immunitaire dont les niveaux sont élevés dans COVID-19. Quelques-unes de ces protéines, y compris le fibrinogène, subissent des événements protéolytiques différents par rapport aux témoins normaux. De plus, des signatures post-traductionnelles distinctes ont également été observées dans les échantillons de patients COVID-19 par rapport aux témoins. Il y avait des niveaux altérés de glycosylation, de citrullination, de phosphorylation de Thr et d’arginylation.
Les résultats de cette étude indiquent qu’à la suite de l’infection par le SRAS-CoV-2, des changements complets se produisent dans le traitement et la régulation des protéines. Il existe également une possibilité d’un code COVID-19 post-traductionnel distinct. Les changements au niveau des protéines observés dans cette étude peuvent être liés aux symptômes mal compris associés au COVID-19. D’autres investigations dans ce domaine aideront à améliorer notre compréhension de la progression de la maladie COVID-19 et à améliorer les diagnostics et les traitements disponibles.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
